一、光刻機是干什么用的
光刻(ke)機(ji)是用(yong)來制造芯片的。光刻(ke)機(ji)又被稱(cheng)為(wei)掩膜對準(zhun)曝光機(ji)，在芯片生(sheng)產中(zhong)(zhong)用(yong)于光刻(ke)工(gong)藝，而光刻(ke)工(gong)藝又是生(sheng)產流程中(zhong)(zhong)最(zui)關鍵的一步，所(suo)以光刻(ke)機(ji)又是芯片生(sheng)產中(zhong)(zhong)不可缺少的設備。
光刻(ke)機(ji)決定了(le)芯(xin)片的精密尺(chi)寸，設計師設計好芯(xin)片線(xian)路(lu)，再通(tong)過(guo)光刻(ke)機(ji)將線(xian)路(lu)刻(ke)在(zai)芯(xin)片上，其尺(chi)度通(tong)常在(zai)微米級以上。
光刻機是(shi)芯(xin)片生產中最(zui)昂貴也是(shi)技(ji)術難度最(zui)大的設(she)備，因為其決定(ding)了一(yi)塊芯(xin)片的整體框架(jia)與功(gong)能。
其實生產高精度(du)(du)(du)芯(xin)片并不難，只是生產速度(du)(du)(du)太慢，而光刻(ke)機能快速生產高精度(du)(du)(du)的(de)芯(xin)片，所以很重要(yao)。
二、光刻機的工作原理
利用光(guang)(guang)刻機發出的光(guang)(guang)通過具有圖形(xing)的光(guang)(guang)罩對涂有光(guang)(guang)刻膠的薄(bo)片曝(pu)光(guang)(guang)，光(guang)(guang)刻膠見光(guang)(guang)后(hou)會發生性(xing)質變化，從而(er)使光(guang)(guang)罩上(shang)得(de)圖形(xing)復印(yin)(yin)到薄(bo)片上(shang)，從而(er)使薄(bo)片具有電(dian)子線路(lu)(lu)圖的作(zuo)用。這就是(shi)(shi)光(guang)(guang)刻的作(zuo)用，類似照(zhao)相(xiang)機照(zhao)相(xiang)。照(zhao)相(xiang)機拍攝的照(zhao)片是(shi)(shi)印(yin)(yin)在底片上(shang)，而(er)光(guang)(guang)刻刻的不是(shi)(shi)照(zhao)片，而(er)是(shi)(shi)電(dian)路(lu)(lu)圖和其他電(dian)子元件。
簡(jian)單(dan)點來說，光(guang)刻機就是(shi)放大的(de)單(dan)反，光(guang)刻機就是(shi)將(jiang)光(guang)罩上的(de)設計好集成電路圖形通過光(guang)線(xian)的(de)曝光(guang)印到光(guang)感材料上，形成圖形。
三、光刻機的性能指標
光(guang)刻機的(de)主要性(xing)能指標有：支持基片(pian)的(de)尺寸范圍，分(fen)辨率、對(dui)準精度、曝光(guang)方(fang)式(shi)、光(guang)源(yuan)波長、光(guang)強均勻性(xing)、生產效率等。
分(fen)辨(bian)率是對光刻(ke)工(gong)(gong)藝加工(gong)(gong)可(ke)以達到的(de)(de)最(zui)細線(xian)條精度的(de)(de)一種描述方式。光刻(ke)的(de)(de)分(fen)辨(bian)率受受光源衍射(she)的(de)(de)限(xian)制，所以與(yu)光源、光刻(ke)系(xi)統、光刻(ke)膠和(he)工(gong)(gong)藝等各方面的(de)(de)限(xian)制。
對準精(jing)(jing)度是在多層曝光(guang)時層間圖案的定位精(jing)(jing)度。
曝光方式分為接觸接近式、投影式和直寫式。
曝光(guang)(guang)光(guang)(guang)源波(bo)長(chang)分為紫外、深紫外和極紫外區域(yu)，光(guang)(guang)源有汞燈(deng)，準分子(zi)激光(guang)(guang)器等(deng)。
四、光刻機制造需要哪些技術
光刻機的制造(zao)體系非常復(fu)雜，有(you)兩點至(zhi)關重要，即精(jing)密零部件和組(zu)裝技術。
1、精密零部件
一(yi)(yi)臺光(guang)(guang)刻機的制造(zao)需(xu)要數萬(wan)個精密零(ling)部件。通常來說，一(yi)(yi)臺光(guang)(guang)刻機的制造(zao)需(xu)要大約八萬(wan)個精密零(ling)件，而目前世界(jie)上最為先進的極紫(zi)外EUV光(guang)(guang)刻機所需(xu)要的制造(zao)零(ling)件更(geng)是高達(da)十萬(wan)余(yu)個。
一套完整(zheng)的光刻機包括多(duo)個組成系(xi)(xi)統(tong)(tong)，主要包括曝(pu)光系(xi)(xi)統(tong)(tong)、自動對(dui)準系(xi)(xi)統(tong)(tong)、整(zheng)機軟(ruan)件系(xi)(xi)統(tong)(tong)等。其中(zhong)，曝(pu)光系(xi)(xi)統(tong)(tong)更是包含了照明系(xi)(xi)統(tong)(tong)和投影物(wu)鏡。
在(zai)組(zu)成光科技的所有核心精密零件中，光學鏡頭、光學光源、雙工作臺又可(ke)以說是(shi)核心中的核心。
擁有高數值孔徑的光學鏡頭是決定光刻機的分辨率和閾值誤差能力。而分辨率和套值誤差能力對于一臺品牌光刻機具有至關重(zhong)要(yao)的重(zhong)要(yao)性(xing)。而世(shi)界上最為(wei)先進(jin)的EUV極紫外光刻(ke)機唯(wei)一可以使用的鏡頭就(jiu)是由蔡(cai)司(si)公(gong)司(si)生(sheng)產的鏡頭。
光(guang)(guang)(guang)刻(ke)機的光(guang)(guang)(guang)學光(guang)(guang)(guang)源所包含的光(guang)(guang)(guang)源波長是(shi)(shi)決定光(guang)(guang)(guang)刻(ke)機工業能力(li)的重要部分。需(xu)要特別注意(yi)的是(shi)(shi)，光(guang)(guang)(guang)刻(ke)機所需(xu)要的光(guang)(guang)(guang)源，必(bi)須具(ju)備體積小、功(gong)率高(gao)以及穩定的幾(ji)個特點。
比如說極紫外(wai)EUV光(guang)刻(ke)機(ji)所使(shi)用的光(guang)源波長是僅(jin)僅(jin)只(zhi)有13.5納米的極紫外(wai)光(guang)，其所使(shi)用的光(guang)學系統極為(wei)復雜(za)。
光刻機中(zhong)所(suo)需要(yao)的(de)工作(zuo)臺系(xi)能(neng)夠影(ying)響光刻機運行(xing)過程中(zhong)的(de)精度和產效，含有的(de)綜合技術難度非常(chang)高。因為這種工作(zuo)臺中(zhong)具有承載硅片來能(neng)夠完成光刻機運行(xing)過程中(zhong)的(de)一系(xi)列超(chao)精密的(de)運動系(xi)統，其中(zhong)包括上下(xia)片、對準、景圓(yuan)面型測量、曝(pu)光等等。
2、組裝技術
一臺光刻機不僅(jin)需要精密的零件，這些(xie)零件的組裝技(ji)術(shu)也至關重要。
當(dang)所有零(ling)件(jian)(jian)都準備就緒之后，接(jie)下來(lai)的(de)(de)組(zu)裝過程將直接(jie)影響(xiang)一個光刻機的(de)(de)運行(xing)效能。現在(zai)光刻機主要生(sheng)產商荷(he)蘭ASML公司(si)(si)（中文譯名：阿斯(si)麥(mai)爾）的(de)(de)生(sheng)產過程從(cong)本質上(shang)(shang)來(lai)說更像是(shi)一個零(ling)件(jian)(jian)組(zu)裝公司(si)(si)，因為ASML公司(si)(si)生(sheng)產光刻機所需要的(de)(de)將近(jin)90%的(de)(de)部件(jian)(jian)是(shi)從(cong)世界(jie)各地采購，其(qi)在(zai)世界(jie)上(shang)(shang)擁有超過五千家(jia)供(gong)應商。
換句話說，ASML公司之所以能夠(gou)在光(guang)刻機(ji)制造(zao)技術上打(da)敗尼(ni)康以及佳能等其他光(guang)刻機(ji)生(sheng)產對(dui)手，從而在全球光(guang)刻機(ji)制造(zao)和銷售(shou)市場上占(zhan)據領先地位，一個重要(yao)原因(yin)就是強大的組裝技術。
一家強大的(de)(de)(de)光刻(ke)機組裝企業需要具有各種(zhong)嫻熟(shu)的(de)(de)(de)技術工人和各種(zhong)組裝方(fang)面的(de)(de)(de)知識產權(quan)，從而(er)能夠清楚明白(bai)各種(zhong)精密(mi)元件如何組裝，進(jin)而(er)通過他(ta)們嫻熟(shu)的(de)(de)(de)操(cao)作和系統的(de)(de)(de)知識來快速和精確的(de)(de)(de)制造一臺光刻(ke)機。
我國(guo)目前在光刻機的技術方(fang)面，經過(guo)近二十(shi)年(nian)的關(guan)鍵技術攻克，已經取得長足發(fa)展。
從光(guang)刻機(ji)雙(shuang)工作臺來(lai)說，中國華(hua)卓精科與清華(hua)團隊生產聯合研(yan)制的(de)雙(shuang)工作臺已(yi)經打破ASML的(de)技術壟斷，至于(yu)光(guang)刻機(ji)的(de)同步光(guang)源設備和光(guang)學鏡(jing)頭的(de)技術也在哈工大等全(quan)國知名科研(yan)機(ji)構(gou)的(de)潛心研(yan)究中獲得(de)了(le)迅猛發展。
可(ke)以說，目前(qian)我(wo)國人才、資(zi)源、資(zi)金等(deng)各(ge)個方面都已具備，未(wei)來我(wo)們擁有屬于自己的光刻機只是時(shi)間問題(ti)，未(wei)來前(qian)景可(ke)期！
